一。挖掘功
当不计土壤的松散系数和铲斗的装满系数时,为了在一定的挖掘行程中能装满铲斗,应有q=bcL
式中:L为挖掘行程;q为斗容量;c为切削厚度。
所以Pt=σ×b×c=σq/L
即挖掘功:PtL=σq
在挖掘过程中,Pn不做功,只有Pt做功,简称为挖掘功。当挖掘对象的土壤等级和铲斗容量以确定时,就可由上式来确定挖掘功PtL。
二。挖掘阻力
挖掘阻力是指铲斗在挖掘过程中所遇到的土壤阻力,通常近似的认为它作用在斗尖上,并可依照挖掘轨迹的切线方向分解切向阻力Pt和法向阻力Pn。目前的粗略算法为:
Pt=σbcPn=ψPt
式中:σ为挖掘比阻力,由试验确定;b为斗宽;c为切削厚度;ψ为系数,由试验确定。
三。应用情况
若土壤等级和铲斗容量都相同,则液压缸所做的功也应相同。但在选择液压缸的缸径和行程上,各公司都具有自己的特点,见表1——2。
液压缸推力大小为F=Pa
式中:p为工作压力;A为液压缸面积。
液压缸面积A大,推力F也大工作装置受力恶劣,焊接遇到的问题也增多。若液压缸面积A小,行程△l大,则液压缸刚度就差,易弯曲。因此,在设计时要综合考虑各种因素。
根据实践经验,挖掘机铲斗最小挖掘力值与铲斗宽度有关,每米斗宽最小需10吨以上的力,铲斗才能插入土中完成挖掘作业。
铲斗挖掘力与斗杆挖掘力和整机重量有关,而铲斗挖掘力与斗杆挖掘力也有一定的比例关系:
Fb/W=0.53~0.65Fa/Fb=0.73~0.85
式中:Fa为斗杆挖掘力;Fb为铲斗挖掘力;W为整机重量。
四。液压缸所做的功
根据能量守恒定律,当不计损失时,液压缸在其行程上所做的功应等于挖掘功。
即F△l≥PtL=σ×q
式中:F为液压缸的最大推力;△l为液压缸的行程。
上式是选择液压缸缸径的主要以据,对于反、正铲工作装置上式都是适用的。